(57)【要約】  シリコン基板の表面以外の場所で不所望に薄膜が形成されるのを回避することを主な課題とするＣＶＤ処理方法を提供する。  ケース１４内のＣＶＤ処理空間６６において所定の間隔をあけて配設された一対の電極台２８ａ、２８ｂにＣＶＤ処理を施すシリコン基板Ｓの両端部をそれぞれ取り付ける第１ステップと、ケース１４の外側に設けられた外部ヒータ２３からの熱によってシリコン基板Ｓを昇温してシリコン基板Ｓの抵抗値を低下させた後、シリコン基板Ｓに通電することによってシリコン基板ＳをＣＶＤ処理可能温度まで昇温させるとともに、外部ヒータ２３を停止してＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させる第２ステップと、原料ガス導入管１８を通してＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧを導入してシリコン基板Ｓの表面に薄膜を形成する第３ステップとでＣＶＤ処理方法を構成することにより上記課題を解決することができる。
2011104740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内のＣＶＤ処理空間において所定の間隔をあけて配設された一対の電極台にＣＶＤ処理を施すシリコン基板の両端部をそれぞれ取り付ける第１ステップと、
前記ケースの外側に設けられた外部ヒータからの熱によって前記シリコン基板を昇温して前記シリコン基板の抵抗値を低下させた後、前記電極台を介して前記シリコン基板に通電することによって前記シリコン基板をＣＶＤ処理可能温度まで加熱するとともに、前記外部ヒータを停止して前記ＣＶＤ処理空間の雰囲気温度を低下させる第２ステップと、
前記シリコン基板がＣＶＤ処理可能温度に達しており、かつ、前記ＣＶＤ処理空間の雰囲気温度が所定の温度まで低下したとき、原料ガス導入管を通して前記ＣＶＤ処理空間に原料ガスを導入して前記シリコン基板の表面に薄膜を形成する第３ステップとを備えるＣＶＤ処理方法。 
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、
前記シリコン基板に通電させる電圧を前記外部ヒータによる前記シリコン基板の加熱開始段階から前記シリコン基板に印加することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ処理方法。 
【請求項３】
内部にＣＶＤ処理空間を有し、前記ＣＶＤ処理空間に原料ガスを導入する原料ガス導入管が接続されたケースと、
前記ケースの外側に設けられた外部ヒータと、
前記ＣＶＤ処理空間に所定の間隔をあけて配設されており、ＣＶＤ処理が施されるシリコン基板の両端部を保持する一対の電極台と、
前記一対の電極台を介して前記シリコン基板に通電するとともに、前記外部ヒータに電力を供給する電源装置とを備えており、
前記電源装置は、前記外部ヒータからの熱で前記シリコン基板を加熱して前記シリコン基板の抵抗値を低下させた後、前記シリコン基板に通電することによって前記シリコン基板をＣＶＤ処理可能温度まで昇温させるとともに、前記原料ガス導入管を通して前記ＣＶＤ処理空間に原料ガスが導入される前に前記外部ヒータを停止して前記ＣＶＤ処理空間の雰囲気温度を低下させる制御装置を有することを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記シリコン基板に通電するための電圧を、前記外部ヒータによる前記シリコン基板の加熱開始段階から当該シリコン基板に印加することを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記シリコン基板の温度を測定し、当該温度を前記制御装置へ伝達する温度計を更に備えており、
前記制御装置は、前記シリコン基板が所定の温度に達したときに、前記シリコン基板への通電を開始することを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上に薄膜を形成するＣＶＤ処理方法およびその方法を使用するＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)処理は、気相中での化学反応や熱分解（化学的気相成長法）を利用して、シリコン基板上に薄膜（例えば、エピタキシャル膜）を形成する処理であり、とりわけ熱分解を利用してＣＶＤ処理を行うＣＶＤ装置の例として特許文献１のＣＶＤ装置を挙げることができる。【０００３】
特許文献１のＣＶＤ装置１は、図８に示すように、内部にシリコン基板２が配置される容器３と、当該容器３内に配置されたカーボンサセプタ４と、前記カーボンサセプタ４を加熱する高周波誘導加熱手段６とで構成されている。【０００４】
このＣＶＤ装置１によれば、容器３内におけるカーボンサセプタ４の上面にシリコン基板２を載置した後、高周波誘導加熱手段６に高周波通電してカーボンサセプタ４を誘導加熱することにより、カーボンサセプタ４からの熱でシリコン基板２をＣＶＤ処理可能温度（例えば、６００〜１３００℃）になるまで加熱し、シリコン基板２が当該温度まで加熱されたところで原料ガスＧ（例えば、シラン：ＳｉＨ4）を容器３内に導入することにより、熱分解（ＳｉＨ4→Ｓｉ＋２Ｈ2）された原料ガスＧからのＳｉがシリコン基板２の表面に付着成長してＳｉの薄膜を形成することができる。【０００５】
なお、原料ガスＧはシリコン基板２の表面に形成する薄膜の成分に応じて適宜選択されるものであり、Ｓｉの薄膜を形成する場合には、上述したシランの他、ＳｉＨＣｌ3＋Ｈ2、ＳｉＨ2Ｃｌ2＋Ｈ2、あるいはＳｉＣｌ4＋Ｈ2を用いることができる（下記反応式を参照）。
ＳｉＨ4        →Ｓｉ＋２Ｈ2
ＳｉＨＣｌ3＋Ｈ2→Ｓｉ＋３ＨＣｌ
ＳｉＨ2Ｃｌ2＋Ｈ2→Ｓｉ＋２ＨＣｌ＋Ｈ2
ＳｉＣｌ4＋２Ｈ2→Ｓｉ＋４ＨＣｌ【０００６】
また、上記ＣＶＤ装置１における高周波誘導加熱手段６に代えて、図９に示すように、電熱ヒータ７からの輻射熱を、石英ガラス板８を介して、当該石英ガラス板８に対向して配置されたシリコン基板２に与えることにより、シリコン基板２をＣＶＤ処理可能温度まで加熱するＣＶＤ装置９も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１５９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のＣＶＤ装置１、９には、「シリコン基板以外の場所でも薄膜が形成される」、「ＣＶＤ処理時間に要する時間が長い」、および「ＣＶＤ装置の小型化が困難」といった問題があった。【０００９】
すなわち、図８のＣＶＤ装置１の場合、容器３内にシリコン基板２をセットした状態（＝常温）からシリコン基板２をＣＶＤ処理可能温度まで昇温するために、まず、高周波誘導加熱手段６を用いてカーボンサセプタ４を誘導加熱し、高温となったカーボンサセプタ４からの熱でシリコン基板２を加熱することになるが、カーボンサセプタ４から放射される輻射熱はシリコン基板２だけを選択的に加熱できず、カーボンサセプタ４や容器３を含めた系全体を加熱しなければならない。【００１０】
このように、従来のＣＶＤ装置１、９では系全体が加熱されることから、例えば結晶質シリコンの膜がシリコン基板２だけでなく、カーボンサセプタ４の表面や石英ガラス板８（ＣＶＤ装置９の場合）等の表面にも不所望に形成されてしまうという問題があった。【００１１】
カーボンサセプタ４や石英ガラス板８の表面に形成されたＳｉ膜はこれらの表面に対して強固に付着することから、当該膜を物理的に除去するのは不可能に近く、とりわけ、石英ガラス板８の表面層（酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の層）にくい込むように形成されたＳｉ膜を化学的に取り除いた場合、Ｓｉ膜を除去できたとしても、石英ガラス板８の表面はあたかも目荒らし処理を施したかのように透明性を失ってしまうことから、当該石英ガラス板８を通して電熱ヒータ７からの輻射熱をシリコン基板２に与えることが困難となり、結局、石英ガラス板８の交換を余儀なくされてしまう。【００１２】
また、ＣＶＤ装置１およびＣＶＤ装置９では、シリコン基板２を所定の温度まで昇温させるために、単にシリコン基板２の昇温に必要な熱量をカーボンサセプタ４から放射させるだけでは全く足りず、容器３を含めた系全体を昇温させるために必要な熱量と、これに昇温中に容器３の外表面から系外に放射される損失熱を加えた分の熱量とをカーボンサセプタ４から放射させなければならないことから、必然的に昇温時間を長くせざるを得ず、ＣＶＤ処理時間を短縮することができなかった。【００１３】
さらに、上述のように、ＣＶＤ装置１およびＣＶＤ装置９の高周波誘導加熱手段６や電熱ヒータ７は、［シリコン基板２を含む系全体を昇温させるために必要となる熱量］＋［系外に放射される損失熱を加えた分の熱量］を発生させることができるような大容量の装置を使用しなければならず、その結果、高周波誘導加熱手段６や電熱ヒータ７を含めたＣＶＤ装置１（あるいは９）の小型化が困難であった。【００１４】
本発明は、従来のＣＶＤ装置の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、シリコン基板の表面以外の場所で不所望に薄膜が形成されるおそれを極小化することができるとともに、シリコン基板の昇温時間を短縮することによってＣＶＤ処理時間を短くすることができ、さらにＣＶＤ装置自体の大きさを極小化することができるＣＶＤ処理方法およびその方法を使用するＣＶＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載した発明は、「ケース１４内のＣＶＤ処理空間６６において所定の間隔をあけて配設された一対の電極台２８ａ、２８ｂにＣＶＤ処理を施すシリコン基板Ｓの両端部をそれぞれ取り付ける第１ステップと、
前記ケース１４の外側に設けられた外部ヒータ２３からの熱によって前記シリコン基板Ｓを昇温して前記シリコン基板Ｓの抵抗値を低下させた後、前記電極台２８ａ、２８ｂを介して前記シリコン基板Ｓに通電することによって前記シリコン基板ＳをＣＶＤ処理可能温度まで加熱するとともに、前記外部ヒータ２３を停止して前記ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させる第２ステップと、
前記シリコン基板ＳがＣＶＤ処理可能温度に達しており、かつ、前記ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度が所定の温度まで低下したとき、原料ガス導入管１８を通して前記ＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧを導入して前記シリコン基板Ｓの表面に薄膜を形成する第３ステップとを備えるＣＶＤ処理方法」である。【００１６】
高純度（例えば、イレブンナイン）のシリコン基板Ｓは、常温において、その純度の高さ故に非常に高い電気抵抗値（以下、単に「抵抗値」という。）を示すが、この抵抗値はシリコン基板Ｓの温度が高くなるに連れて低下する（例えば７００℃付近では数Ω、８００℃近傍では１Ω以下になる。）という性質を有しており、抵抗値を低下させたシリコン基板Ｓに通電すると、通電電流とシリコン基板Ｓの抵抗とによってジュール熱が発生する。このジュール熱は、外部ヒータ２３からの熱（主に輻射熱）とは異なり、シリコン基板Ｓ自身で生じる熱であることから、選択的に「シリコン基板Ｓのみ」を加熱することができる。【００１７】
本発明のＣＶＤ処理方法ではこの点に着目し、シリコン基板Ｓを通電可能な抵抗値になるまではケース１４の外側に設けられた外部ヒータ２３からの熱で加熱し（例えば、６００〜８００℃まで）、然る後、シリコン基板Ｓに通電することによってシリコン基板ＳのみをＣＶＤ処理可能温度（例えば、エピタキシャル成膜設定温度）まで昇温させるとともに、外部ヒータ２３を停止してＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を例えば６００℃程度まで低下させ、その後、ＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧを導入するようにしている。【００１８】
これにより、ＣＶＤ処理可能な程度まで加熱されたシリコン基板Ｓの表面で原料ガスＧを熱分解して当該表面に薄膜を形成しつつ、シリコン基板Ｓ以外の部材（例えばケース１４や電極台２８ａ、２８ｂ等）の温度をＣＶＤ処理可能温度よりも十分に低くして、上記薄膜が不所望な位置に形成されるのを回避することができる。【００１９】
ここで、ＣＶＤ処置空間６６の「雰囲気温度」とは、ＣＶＤ処理空間６６内部（シリコン基板Ｓを除く）のいずれかの位置における温度をいうが、とりわけ、ケース１４の内側に薄膜が形成されるのを確実に回避できる点で、当該「雰囲気温度」を、ケース１４の内面（つまり、ＣＶＤ処理空間６６に隣接する面）の近傍温度とすることが好適である。【００２０】
また、本発明によればＣＶＤ処理可能温度まで加熱すべき対象物がシリコン基板Ｓのみであり、従来のＣＶＤ装置に比べて加熱対象物の熱容量を小さくして加熱に要する時間を短くすることができるので、ＣＶＤ処理時間を短くすることができる。【００２１】
さらに、加熱対象物の熱容量を小さくすることにより、外部ヒータ２３の容量を小さくできるとともに当該外部ヒータ２３に給電する電源装置の大きさも小さくできるので、ＣＶＤ装置１０の大きさを極小化することができる。【００２２】
なお、シリコン基板Ｓに通電するタイミングの判定方法としては、例えば、外部ヒータ２３によるシリコン基板Ｓの加熱開始段階から当該シリコン基板Ｓの両端部間に所定の電圧を印加しておき、外部ヒータ２３からの熱でシリコン基板Ｓが加熱されて当該シリコン基板Ｓの抵抗値が低下することによってシリコン基板Ｓへの通電が自然に始まるようにしてもよいし、予めシリコン基板Ｓの温度と抵抗値との関係を調べておき、シリコン基板Ｓが所定の温度に達したタイミングでシリコン基板Ｓに通電してもよい。また、外部ヒータ２３をオンにしてからの経過時間やシリコン基板Ｓの抵抗値に基づいて通電を開始してもよい。【００２３】
また、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させるために外部ヒータ２３を停止するタイミングは、シリコン基板Ｓへの通電開始と同時であってもよいし、シリコン基板Ｓの温度がＣＶＤ処理可能温度に達したときに外部ヒータ２３を停止させるようにしてもよい（この場合、外部ヒータ２３の停止後、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度が所定温度に低下するまでの間、シリコン基板Ｓが所定のＣＶＤ処理可能温度を維持するようにシリコン基板Ｓに流れる電流値を調整する必要がある。）。【００２４】
請求項２に記載したＣＶＤ処理方法は、請求項１のＣＶＤ処理方法に関し、「前記第２ステップにおいて、
前記シリコン基板Ｓに通電させる電圧を前記外部ヒータ２３による前記シリコン基板Ｓの加熱開始段階から前記シリコン基板Ｓに印加する」ことを特徴とする。【００２５】
このＣＶＤ処理方法は、外部ヒータ２３によるシリコン基板Ｓの加熱開始段階から当該シリコン基板Ｓに通電させる電圧を印加することを特徴としており、シリコン基板Ｓの温度が低くその抵抗値が高い間は、シリコン基板Ｓに通電されないが、外部ヒータ２３からの熱で加熱されることによってシリコン基板Ｓの抵抗値が低下すると、シリコン基板Ｓにおける通電が自然に始まる。【００２６】
このように、予め（シリコン基板Ｓの加熱開始段階から）シリコン基板Ｓに通電電圧を印加しておくことにより、請求項１で説明したようにシリコン基板Ｓの温度や抵抗値等に基づいてシリコン基板Ｓへの通電を意図的に開始させる必要がなくなることから、シリコン基板Ｓの昇温をスムーズに行うことができるとともに、通電を行うタイミングを検知するための温度計や抵抗計等が不要となる。【００２７】
請求項３に記載した発明は、請求項１のＣＶＤ処理方法を実施するＣＶＤ装置１０に関する発明であり、「内部にＣＶＤ処理空間６６を有し、前記ＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧを導入する原料ガス導入管１８が接続されたケース１４と、
前記ケース１４の外側に設けられた外部ヒータ２３と、
前記ＣＶＤ処理空間６６に所定の間隔をあけて配設されており、ＣＶＤ処理が施されるシリコン基板Ｓの両端部を保持する一対の電極台２８ａ、２８ｂと、
前記一対の電極台２８ａ、２８ｂを介して前記シリコン基板Ｓに通電するとともに、前記外部ヒータ２３に電力を供給する電源装置２４とを備えており、
前記電源装置２４は、前記外部ヒータ２３からの熱で前記シリコン基板Ｓを加熱して前記シリコン基板Ｓの抵抗値を低下させた後、前記シリコン基板Ｓに通電することによって前記シリコン基板ＳをＣＶＤ処理可能温度まで昇温させるとともに、前記原料ガス導入管１８を通して前記ＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧが導入される前に前記外部ヒータ２３を停止して前記ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させる制御装置１２６を有する」ことを特徴とする。【００２８】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載したＣＶＤ装置１０に関し、「前記制御装置１２６は、
前記シリコン基板Ｓに通電するための電圧を、前記外部ヒータ２３による前記シリコン基板Ｓの加熱開始段階から当該シリコン基板Ｓに印加する」ことを特徴とする。【００２９】
請求項５に記載した発明は、請求項３に記載したＣＶＤ装置１０に関し、「前記シリコン基板Ｓの温度を測定し、当該温度を前記制御装置１２６へ伝達する温度計２２を更に備えており、
前記制御装置１２６は、前記シリコン基板Ｓが所定の温度に達したときに前記シリコン基板Ｓへの通電を開始する」ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、選択的にシリコン基板のみをＣＶＤ処理可能温度まで加熱することにより、シリコン基板の表面以外の場所で不所望に薄膜が形成されるおそれを極小化することができるとともに、シリコン基板の昇温時間を短縮することによってＣＶＤ処理時間を短くすることができ、さらにＣＶＤ装置自体の大きさを極小化することができるＣＶＤ処理方法およびその方法を使用するＣＶＤ装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるＣＶＤ装置の平面図（一部に断面図を含む）である。
【図２】本発明にかかるＣＶＤ装置の正面図（一部に断面図を含む）である。
【図３】図１の長手方向における断面図（ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視）である。
【図４】図１の長手方向に直交する断面図（ＩＶ−ＩＶ矢視）である。
【図５】ＣＶＤ装置におけるシリコン基板取付台の分解斜視図である。
【図６】シリコン基板取付台の拡大図である。
【図７】シリコン基板の温度とその抵抗値や、シリコン基板に流れる電流値他との関係を示すグラフである。
【図８】従来技術を示す図である。
【図９】従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明が適用されたＣＶＤ装置１０について、図１〜６を用いて説明する。図１はＣＶＤ装置１０をその上方から見下ろした平面図であり（なお、筒状の外部ヒータ２３に収容されたシリコン基板取付台１２等を図示するため、当該外部ヒータ２３（およびキャップ１１８）は断面図となっている。図２も同じ。）、図２はＣＶＤ装置１０の正面図であり、図３は図１の長手方向における断面図であり（ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視）、図４は図１の長手方向に直交する断面図（ＩＶ−ＩＶ矢視）であり、図５はＣＶＤ装置１０におけるシリコン基板取付台１２の分解斜視図であり、図６はシリコン基板取付台１２の拡大図である。
【００３３】
ＣＶＤ装置１０は、大略、シリコン基板取付台１２と、ケース１４と、基板囲繞用ケース１６と、原料ガス導入管１８と、使用済み原料ガス排出管２０と、温度計２２と、外部ヒータ２３と、電源装置２４とで構成されている。
【００３４】
このＣＶＤ装置１０は、シリコン基板Ｓに熱ＣＶＤを施すことを目的として汎用性を有するが、後述するように、シリコン基板Ｓの表面以外の場所で不所望に薄膜が形成されるおそれを極小化することができるとともに、ＣＶＤ処理時間を短くすることができ、さらにＣＶＤ装置自体の大きさを極小化できるという特徴を有している。このため、「内部のクリーニングが容易」であるとともに「短時間で成膜を行う」ことができ、かつ、「装置が小型（可搬式）」であることが求められる用途、例えば、「シリコン多結晶プラントにおいてシラン系ガス（例えば、モノシラン、トリクロロシラン、ジクロロシラン、四塩化ケイ素等）の純度をチェックするためにサンプルシリコン基板Ｓに単結晶シリコン膜を形成する」といった用途に好適である。
【００３５】
シリコン基板取付台１２は、図５および図６に示すように、ＣＶＤ処理が施されるシリコン基板Ｓを保持するとともに、当該シリコン基板Ｓに通電するための台であり、ベース板２６と、一対の電極台２８ａ、２８ｂと、一対の電力供給棒３０ａ、３０ｂと、電力供給棒取付部材３２とで構成されている。
【００３６】
ベース板２６は、シリコン基板Ｓが一対の電極台２８ａ、２８ｂ（後に詳述する）を介して取り付けられる、水平に配置された石英ガラス製の短冊状透明板材であり、ボルトを用いて電極台２８ａ、２８ｂおよび電力供給棒取付部材３２を取り付けるための孔が複数設けられている（もちろん、他の取付手段を用いてもよい。以下同じ。）とともに、使用済み原料ガス排出管２０を挿設するための原料ガス排出管挿設孔３４がその中央部に設けられている。
【００３７】
一対の電極台２８ａ、２８ｂは、それぞれシリコン基板Ｓの端部を挟み込んで保持するとともに、電力供給棒３０ａ、３０ｂから電力供給棒取付部材３２を介して受け取った電力を当該シリコン基板Ｓに供給する役割を有している。これら電極台２８ａ、２８ｂは、ほぼ同じ構造をしているので、以下の説明では、共通する部品についてはまとめて説明し、電極台２８ａと２８ｂとで相違する部品については、都度、その相違点を説明する。また、電極台２８ａ、２８ｂを構成する各部品に関する符号は、各部品を上位概念で示す場合にはアルファベットの枝番をつけずアラビア数字のみで示し、どちらの電極台２８ａ、２８ｂの部品であるかを区別する必要がある場合には、アルファベット小文字の枝番をアラビア数字に付して区別する（なお、図面中では、当該枝番を付して区別する。）。
【００３８】
電極台２８ａは、基板載置台３６と、基板押さえ３８と、給電板４０とで構成されている。
【００３９】
基板載置台３６は、ベース板２６の長手方向端部にボルトで取り付けられた高純度グラファイト製のブロックであり、シリコン基板Ｓが嵌め込まれる基板嵌込用凹所３９がその表面の端部においてもう一つの基板載置台３６に形成された基板嵌込用凹所３９に対向するようにして形成されている。
【００４０】
また、一方の電極台２８ａの基板載置台３６ａは、ベース板２６の長手方向に若干（シリコン基板ＳがＣＶＤ処理可能温度まで加熱されたときの伸び分。）移動できるように、当該基板載置台３６ａをベース板２６に取り付けるボルトを挿通するための孔Ｑが「ベース板２６の長手方向に延びる長孔」になっている（他方の［フランジ板６４（後述）に近い側の］電極台２８ｂの基板載置台３６ｂをベース板２６に取り付ける孔は、普通の丸孔である。）。また、他方の電極台２８ｂには、熱電対１１４（後述）を挿通するための熱電対挿通用孔４１がその長手方向に形成されている。
【００４１】
基板押さえ３８は、基板載置台３６との間でシリコン基板Ｓの端部を挟み込むための部材であり、本実施例では、基板載置台３６の側面に固定される固定部材４２と、一端が固定部材４２に対してピン４４で回動自在に取り付けられた回動部材４６と、固定部材４２が固定された基板載置台３６の側面とは反対の側面に固定され、シリコン基板Ｓを挟み込んだ状態で回動部材４６を係止する係止部材４８とで構成されている。
【００４２】
回動部材４６の中央部には、当該回動部材４６の表面から裏面にかけて貫通するように基板押さえネジ５０が螺設されており、回動部材４６を係止部材４８に係止させた状態で、回動部材４６の裏面から突出する基板押さえネジ５０の先端がシリコン基板Ｓの表面を押さえるようになっている。このため、シリコン基板Ｓの厚さが変動しても基板押さえネジ５０の突出長さを調節することによって対応することができる。
【００４３】
給電板４０は、金属等の良導体で形成された断面Ｌ字状の部材であり、その一方端部が基板載置台３６の表面にボルト等で取り付けられ、他方端部が電力供給棒取付部材３２の側面に取り付けられている。
【００４４】
ここで、他方の電極台２８ｂの給電板４０ｂは一定の幅で形成されているが、一方の電極台２８ａの給電板４０ａは、より細幅で、かつ、平面視略Ｓ字状に形成されている。これにより、上述したように、ＣＶＤ処理可能温度まで加熱されたシリコン基板Ｓが伸びることによって基板載置台３６ａがベース板２６の長手方向に移動したとき、この平面視略Ｓ字状部分が撓むことにより、電力供給棒取付部材３２に取り付けられた他方端部を固定端として、基板載置台３６ａに取り付けられた一方端部が当該基板載置台３６ａとともに移動できるようになっている。逆に、シリコン基板Ｓが降温して縮むときには、給電板４０ａ自身の弾性によって基板載置台３６ａが元の位置に戻される。
【００４５】
一対の電力供給棒３０ａ、３０ｂは、電源装置２４からの電力をシリコン基板取付台１２に取り付けられたシリコン基板Ｓに供給するための、金属等の良導体で形成された棒状材である。本実施例では、各電力供給棒３０ａ、３０ｂは、端部が閉塞された外管５２と外管５２の内側に挿設された内管５４とで二重管構造になっており、内管５４の内部を通流してきた冷却水ＣＷが当該内管５４の端から外管５２の内側に入った後、反転して外管５２と内管５４との間を通流するようになっている。
【００４６】
電力供給棒取付部材３２は、ベース板２６の下面に取り付けられた金属等の良導体で形成されたブロック状の部材であり、その側面には、電力供給棒３０ａ、３０ｂが挿設される電力供給棒挿設孔５６が形成されている。本実施例では、各電力供給棒３０ａ、３０ｂに対してそれぞれ２つの電力供給棒取付部材３２が使用されており、全部で４つの電力供給棒取付部材３２がベース板２６の下面四隅にボルトで取り付けられている。また、電力供給棒挿設孔５６は、ボルトで締めることで電力供給棒３０ａ、３０ｂをクランプできるようになっているが、電力供給棒３０ａ、３０ｂに対する電力供給棒取付部材３２の固定方法はこれに限られない。
【００４７】
このように、シリコン基板取付台１２は、ベース板２６と、一対の電極台２８ａ、２８ｂと、一対の電力供給棒３０ａ、３０ｂと、電力供給棒取付部材３２とがそれぞれ組み合わされて一体に構成されており、後述するように、電力供給棒３０ａ、３０ｂがケース１４を構成するフランジ板６４を貫通して固定されているので、当該フランジ板６４をフランジ６２に取り付けたとき、シリコン基板取付台１２がフランジ板６４から水平方向に突設され、ケース１４内のＣＶＤ処理空間６６で浮いた状態となっている。
【００４８】
また、必要に応じて、ベース板２６とフランジ板６４との間に遮熱板５７を設けることもできる（図１〜図３）。本実施例では、遮熱板５７として２枚の磨りガラスが電力供給棒３０ａ、３０ｂから支持されており、高温となるシリコン基板Ｓからの熱（主に輻射熱）がフランジ６２やフランジ板６４に伝わるのを妨げるようになっている。もちろん、輻射熱の伝達を防止できるものであれば、磨りガラスに替えて他の材料で遮熱板５７を形成できるが、不純物混入防止の観点から磨りガラスを用いるのが好適である。
【００４９】
ケース１４（図１〜図４）は、シリコン基板取付台１２を収容するとともにシリコン基板ＳにＣＶＤ処理を施すためのＣＶＤ処理空間６６を提供するものであり、本実施例では、インナーチューブ５８と、アウターチューブ６０と、フランジ６２と、フランジ板６４とで構成されている。
【００５０】
インナーチューブ５８は、石英ガラス製の透明な有底円筒材であり（もちろん、角筒状等他の形状でもよい。）、その内側には、シリコン基板取付台１２を収容することのできる大きさのシリコン基板取付台収容空間６６（この空間が、原料ガス導入管１８を通して原料ガスＧが導入されるＣＶＤ処理空間６６となる。）が形成されている。
【００５１】
アウターチューブ６０は、必要に応じて設けられる部材であり、ある程度の隙間をもって（後述するように、当該隙間が、ケース１４を冷却するための冷却用空気ＣＡが通流する冷却用空気通流路７０となる。）インナーチューブ５８に被せられる石英ガラス製の透明な有底円筒材であり（もちろん、インナーチューブ５８の形状に応じて角筒状等他の形状でもよい。）、その底部（図１〜３中左端部）には、冷却用空気ＣＡを適切な排出先へ排出するための、石英ガラス製の冷却用空気排出管６８が接続されている。
【００５２】
フランジ６２は、上述のようにアウターチューブ６０をインナーチューブ５８にある程度の隙間（すなわち、冷却用空気通流路７０）をもって被せた状態で保持するため、複数（実施例では４枚）の金属製フランジをボルト等の手段で組み合わせることによって構成されており、冷却用空気通流路７０に外部から冷却用空気ＣＡを導入するための冷却用空気導入孔７２が形成されている。
【００５３】
また、外部ヒータ２３からの熱を受けた金属製フランジが膨張することによって気密性が低下するのを防止するため、金属製フランジを冷却するための冷却水ＣＷを通流させる冷却水通流路７４が適宜形成されている。
【００５４】
フランジ板６４は、フランジ６２に取り付けてインナーチューブ５８の内側を密閉する金属製の板材であり、上述したように、シリコン基板取付台１２の電力供給棒３０ａ、３０ｂが貫通固定されている。また、原料ガス導入管１８および使用済み原料ガス排出管２０もフランジ板６４を貫通して配設されており、フランジ６２と同様、フランジ板６４にも冷却水通流路７４が形成されている。なお、特に図示していないが、これら電力供給棒３０ａ、３０ｂ等の貫通する部分がパッキン等の公知の手段により気密性が確保されていることは言うまでもない。
【００５５】
また、フランジ板６４には、窒素ガス（Ｎ2）供給源（図示せず）からの窒素ガスＮをシリコン基板取付台収容空間６６（ＣＶＤ処理空間６６）に供給するための窒素ガス供給孔７５が形成されている。さらに、フランジ板６４には、フランジ板６４の取付・取り外しを簡易・迅速に行う真空チャック用の真空引き溝７６がフランジ６２との接触面に形成されており、さらに当該真空引き溝７６と真空ポンプに接続されたホース（図示せず）とを連通するための連通孔７８が形成されている。もちろん、これに限られず、フランジ６２とフランジ板６４とをボルト留めしてもよいし、他の方法で取り付けてもよい。
【００５６】
基板囲繞用ケース１６は、図５および図６に示すように、ケース１４のシリコン基板取付台収容空間６６において、原料ガス導入管１８から導入された原料ガスＧ（および、使用済み原料ガスＦ）が通流する範囲を制限してシリコン基板Ｓ以外の場所で薄膜が形成されるおそれを極小化するために、必要に応じて、シリコン基板取付台１２における一対の電極台２８ａ、２８ｂ間にされるケースである。本実施例において、基板囲繞用ケース１６は、下側ケース８０と上側ケース８２とで構成されており、下側ケース８０と上側ケース８２との間でシリコン基板Ｓを挟むようになっている。
【００５７】
下側ケース８０は、内部空間８４を有しており、シリコン基板取付台１２における電極台２８ａ、２８ｂ間でベース板２６に載置される石英ガラス製の透明な箱体であり、その長手方向の長さが一対の電極台２８ａと電極台２８ｂとの離間距離よりもやや短く、かつ、当該長手方向に直交する方向の長さがシリコン基板Ｓの幅よりも長く設定されている。
【００５８】
また、下側ケース８０の高さは、電極台２８ａ、２８ｂに取り付けられたシリコン基板Ｓの下面から対向するベース板２６の表面までの距離よりもやや短く設定されている。さらに、下側ケース８０の長手方向両端辺の中央部には、下側ケース８０の内部空間８４と外部とを互いに連通する連通スリット８６が形成されているとともに、その下面中央部には、後述する使用済み原料ガス排出管２０の開口を囲繞する原料ガス排出管用開口８８が形成されている。したがって、下側ケース８０をベース板２６に載置したとき、使用済み原料ガス排出管２０が下側ケース８０の内部空間８４および連通スリット８６を介して下側ケース８０外部と連通することになる。
【００５９】
なお、下側ケース８０の長手方向側面における、電極台２８ｂに形成された熱電対挿通用孔４１に対向する位置には、熱電対１１４（後述）が挿入される熱電対挿入用孔８７が形成されており、また、当該熱電対１１４の先端部を収容する石英ガラス製で有底筒状の透明な熱電対収容筒８９が下側ケース８０の内側空間８４においてその開口を熱電対挿入用孔８７に接続して配設されている。
【００６０】
上側ケース８２は、下側ケース８０の上面とほぼ同形の矩形底面を有する薄板状の基部９０と、当該基部９０の上面に配置され、上方に突出した滑らかな曲面を有する凸部９２とで一体的に形成され石英ガラス製の中空透明体である。また、基部９０の底面は、ほぼ全面が開口しているとともに、基部９０の長手方向両側面下部には、シリコン基板Ｓの幅よりもやや幅広の切り欠き部９４が形成されている。さらに、凸部９２の側面上部には、原料ガス導入管１８の一方端部が挿設される原料ガス導入管挿設用孔９６が形成されており、当該原料ガス導入管挿設用孔９６を通じて原料ガス導入管１８の内部と上側ケース８２の内部空間９８とが互いに連通されるようになっている。
【００６１】
図６に示すように、下側ケース８０と上側ケース８２との間でシリコン基板Ｓを挟んだ状態で、シリコン基板Ｓの両端部を除くほぼ全体は、上側ケース８２の内部空間９８に位置することになり、原料ガス導入管１８を通じて上側ケース８２の内部空間９８に原料ガスＧを導入すると、当該原料ガスＧは、シリコン基板Ｓの表面に沿って流れ、上側ケース８２の両切り欠き部９４から上側ケース８２の外部へ流出した後、すぐに反転して下側ケース８０の連通スリット８６を通じて内部空間８４に入り、原料ガス排出管用開口８８から使用済み原料ガス排出管２０内に流入する。
【００６２】
このように、基板囲繞用ケース１６を用いることにより、ＣＶＤ処理空間６６において原料ガスＧが流れる範囲を必要最小限に限定することができるので、シリコン基板Ｓの表面以外の位置で原料ガスＧによる薄膜が不所望に形成されるおそれを極小化できるとともに、シリコン基板Ｓの表面に形成される薄膜に不純物金属等が混入するおそれを極小化できる（とりわけ、グラファイト製の電極台２８ａ、２８ｂとシリコン基板Ｓとを基板囲繞用ケース１６で離隔できる点で、不純物金属の混入防止効果が大きい。）といったメリットがある。もちろん、基板囲繞用ケース１６を設けなくても本発明の作用効果を奏することはできるが、上述のようなメリットがあることから、基板囲繞用ケース１６を設けるのが好適である。
【００６３】
原料ガス導入管１８は、図２に示すように、ＣＶＤ装置１０に付帯する原料ガス供給手段１００（後述）から供給された原料ガスＧを基板囲繞用ケース１６の上側ケース８２における内部空間９８に導入するための石英ガラス製の管であり、上述のように当該原料ガス導入管１８の一方端部は、ＣＶＤ装置１０の図中右方からフランジ板６４を貫通し（原料ガス導入管１８の外表面とフランジ板６４の貫通孔表面との間がパッキンやＯリング等によって気密されていることはいうまでもない。）、基板囲繞用ケース１６の上側ケース８２に設けられた原料ガス導入管挿設用孔９６に接続されている。
【００６４】
なお、原料ガス導入管１８の本数は２本以上であってもよく、また、基板囲繞用ケース１６が設けられない場合には、インナーチューブ５８およびフランジ６２と、フランジ板６４とで気密されたシリコン基板取付台収容空間６６におけるいずれかの位置に原料ガスＧを導入することになる（シリコン基板Ｓの近傍に導入するのが好適である。）。また、原料ガスＧを満遍なく拡散させるため、原料ガス導入管１８の一方端側に邪魔板を設けてもよい。
【００６５】
原料ガス供給手段１００は、一端が原料ガスＧ（例えばモノシラン［ＳｉＨ4］）の供給源（図示せず）に接続され原料ガス供給パイプ１０２と、パージガスＰである窒素の供給源（図示せず）にその一端が接続されたパージガス供給パイプ１０４と、原料ガス導入管１８に原料ガスＧあるいはパージガスを送給する原料ガス送給パイプ１０６とで構成されている。原料ガス供給パイプ１０２およびパージガス供給パイプ１０４は、原料ガス送給パイプ１０６に対して並列に接続されており、それぞれのパイプに取り付けられたバルブ１０８を操作して原料ガスＧあるいはパージガスを選択的に原料ガス導入管１８に供給できるようになっている。なお、原料ガスＧの他に、還元ガスとしての水素（Ｈ2）を供給する場合（例えば、原料ガスＧをジクロロシランやトリクロロシランとして用い、水素還元法によってシリコン成膜を行うような場合）には、図中に破線で示すように、還元ガス供給パイプ１１０が、原料ガス供給パイプ１０２およびパージガス供給パイプ１０４とともに、原料ガス送給パイプ１０６に対して並列に接続されることになる。
【００６６】
使用済み原料ガス排出管２０は、原料ガス導入管１８からＣＶＤ処理空間６６に導入されてＣＶＤ処理に用いられた後の使用済み原料ガスＦをＣＶＤ装置１０から外部へ排出する石英ガラス製の管であり、本実施例では、原料ガス導入管１８と同様、その一端が、ＣＶＤ装置１０の図中右方からフランジ板６４を貫通して、シリコン基板取付台１２のベース板２６に設けられた原料ガス排出管挿設孔３４に挿設されており、他端は使用済み原料ガスＦの排出先（図示せず）に接続されている。なお、本実施例では１本の使用済み原料ガス排出管２０が使用されているが、使用済み原料ガス排出管２０の本数は２本以上であってもよい。
【００６７】
温度計２２は、シリコン基板取付台１２に取り付けられたシリコン基板Ｓの温度を連続的に測定するためのものであり、本実施例では、シリコン基板Ｓの温度を非接触で測定できるパイロメータ１１２と熱電対１１４が使用されている。もちろん、パイロメータ１１２および熱電対１１４のいずれか一方のみを使用してもよいし、シリコン基板Ｓの温度を測定できるものであれば、他の形式の温度計を使用することもできる。
【００６８】
パイロメータ１１２は、外部ヒータ２３に設けられたパイロメータ用計測孔１１６（図３参照）、アウターチューブ６０、およびインナーチューブ５８を通じてシリコン基板Ｓからの熱放射を連続的に検出し、その熱放射と、比例係数（ステファン＝ボルツマン定数）およびシリコン基板Ｓの放射率との関係から、シリコン基板Ｓの温度を連続的に導き出す装置である。
【００６９】
熱電対１１４は、その一端がＣＶＤ装置１０の図中右方からフランジ板６４、およびシリコン基板取付台１２におけるフランジ板６４に近い側の電極台２８ｂの基板載置台３６ｂに設けられた熱電対挿通用孔４１を貫通して、基板囲繞用ケース１６の下側ケース８０に設けられた熱電対挿入用孔８７を通って熱電対収容筒８９に収容されている。このように、シリコン基板Ｓの近傍に配設された熱電対１１４の一端で当該シリコン基板Ｓの温度が測定される。
【００７０】
パイロメータ１１２および熱電対１１４で測定されたシリコン基板Ｓの温度は、図示しない信号線を介して電源装置２４の制御装置１２６に連続的に伝達されており、後述するように、シリコン基板Ｓの温度が通電開始温度（図７では８００℃。もちろん、通電開始温度はこれに限られるものではない。）に達したとき、制御装置１２６がシリコン基板加熱用電源１２２をオンにしてシリコン基板Ｓへの通電を開始するとともに、外部ヒータ２３への給電を停止する。
【００７１】
外部ヒータ２３は（図１〜図４）、ケース１４のアウターチューブ６０（アウターチューブ６０を設けない場合には、インナーチューブ５８）を覆う円筒状の電気ヒータであり、その内径および長さは、アウターチューブ６０（フランジ６２を含まない）を挿設することのできる寸法に設定されている。外部ヒータ２３における、アウターチューブ６０が挿設された方の端と反対側の端には、セラミックウール製（もちろん他の材質でもよい）断熱材のキャップ１１８が取り付けられている。
【００７２】
電源装置２４は、シリコン基板取付台の電極台２８ａ、２８ｂに対して電力を供給するための装置であり、シリコン基板加熱用給電線１２０と、外部ヒータ用給電線１２１と、シリコン基板加熱用電源１２２と、外部ヒータ用電源１２４と、制御装置１２６とを有している。
【００７３】
シリコン基板加熱用給電線１２０は、一端がシリコン基板加熱用電源１２２に、他端が電力供給棒３０ａ、３０ｂにそれぞれ電気的に接続された一対のリード線である。
【００７４】
外部ヒータ用給電線１２１は、一端が外部ヒータ用電源１２４に、他端が外部ヒータ２３の給電端子（図示せず）にそれぞれ電気的に接続された一対のリード線である。
【００７５】
シリコン基板加熱用電源１２２は、シリコン基板Ｓに通電することによって当該シリコン基板ＳをＣＶＤ処理が可能な温度まで昇温するための電力を供給する装置であり、加熱するシリコン基板Ｓの大きさに応じて設定される供給電圧・電流値に応じた容量のものが適宜選択される。
【００７６】
外部ヒータ用電源１２４は、外部ヒータ２３に通電させることによって当該外部ヒータ２３を所定の温度まで昇温させるための装置であり、外部ヒータ２３の加熱能力に応じて設定される供給電圧・電流値に応じた容量のものが適宜選択される。
【００７７】
制御装置１２６は、温度計２２（本実施例では、パイロメータ１１２および熱電対１１４）によって測定されたシリコン基板Ｓの温度に基づいてシリコン基板加熱用電源１２２および外部ヒータ用電源１２４を操作することにより、シリコン基板Ｓの温度を制御する装置である。
【００７８】
本実施例では、予めシリコン基板Ｓの温度と抵抗値との関係を調べておき、シリコン基板Ｓが所定の温度に達したタイミングでシリコン基板加熱用電源１２２をオンにするようにしている。なお、シリコン基板Ｓへの通電開始方法はこれに限られるものではなく、シリコン基板Ｓが常温の段階（外部ヒータ２３によるシリコン基板Ｓの加熱開始段階）から、シリコン基板加熱用電源１２２（および外部ヒータ用電源１２４）をオンにしてシリコン基板Ｓの両端部間に所定の電圧を印加しておき、外部ヒータ２３からの熱でシリコン基板Ｓが加熱されて当該シリコン基板Ｓの抵抗値が低下することによって、シリコン基板Ｓへの通電が自然に始まるようにしてもよいし、外部ヒータ用電源１２４をオンにしてからの経過時間やシリコン基板Ｓの抵抗値に基づいてシリコン基板加熱用電源１２２をオンにするようにしてもよい。
【００７９】
また、制御装置１２６は、シリコン基板Ｓへの通電開始と同時に、外部ヒータ用電源１２４をオフにして外部ヒータ２３を停止させるようになっている。なお、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させるために外部ヒータ２３を停止するタイミングは、シリコン基板Ｓの温度がＣＶＤ処理可能温度（例えば、１１００℃）に達したときであってもよいが、この場合、外部ヒータ２３の停止後、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度（特に、ケース１４におけるインナーチューブ５８の内壁面温度）が所定温度に低下するまでの間、シリコン基板Ｓが過度に高温となるのを回避するため、シリコン基板Ｓに流れる電流値を調整してシリコン基板Ｓが所定のＣＶＤ処理可能温度を維持するようにする必要がある。
【００８０】
次に、本実施例にかかるＣＶＤ装置１０を用いてシリコン基板ＳをＣＶＤ処理する手順について説明する。
【００８１】
まず、フランジ６２からフランジ板６４を取り外して（真空ポンプ（図示せず）を停止して、フランジ板６４に形成された真空引き溝７６における真空度を下げることによりフランジ６２に対する密着度が低下するので容易に取り外すことができる。）、シリコン基板取付台１２をケース１４のシリコン基板取付台収容空間６６から引き出す。
【００８２】
シリコン基板取付台収容空間６６から引き出されたシリコン基板取付台１２から基板囲繞用ケース１６の上側ケース８２を外した後、基板載置台３６ａ、３６ｂに形成された基板嵌込用凹所３９にシリコン基板Ｓの両端部を嵌め込む。然る後、一対の基板押さえ３８ａ、３８ｂを操作してその回動部材４６（および基板押さえネジ５０）でシリコン基板Ｓを電極台２８ａ、２８ｂに固定する。
【００８３】
一対の電極台２８ａ、２８ｂでシリコン基板Ｓの両端部を保持させた後、再び上側ケース８２を下側ケース８０の上面に配設して下側ケース８０と上側ケース８２との間にシリコン基板Ｓを挟み込むことにより、シリコン基板Ｓのセットが完了する。
【００８４】
シリコン基板Ｓのセットが完了すると、シリコン基板取付台１２をケース１４のシリコン基板取付台収容空間６６に挿入していき、フランジ板６４をフランジ６２に押し当てた状態で真空ポンプを作動させてフランジ板６４における真空引き溝７６の真空度を上げることによってフランジ板６４をフランジ６２に対して密着固定する。フランジ板６４が固定されることにより、ケース１４のシリコン基板取付台収容空間６６（＝ＣＶＤ処理空間６６）が密閉されるとともに、シリコン基板取付台１２も所定の位置に配設固定される。
【００８５】
ＣＶＤ処理空間６６が密閉された後、フランジ板６４に設けられた窒素ガス供給孔７５（および／または原料ガス導入管１８）を通してシリコン基板取付台収容空間６６に窒素ガスＮを供給してＣＶＤ処理空間６６を窒素ガスＮでパージする。なお、当初ＣＶＤ処理空間６６に存在していた空気は、基板囲繞用ケース１６の下側ケース８２に設けられた連通スリット８６を通って当該下側ケース８２の内部空間８４に流入し、然る後、原料ガス排出管用開口８８から使用済み原料ガス排出管２０内に入って所定の排出先に排出される。
【００８６】
ＣＶＤ処理空間６６のパージが完了すると、電源装置２４の制御装置１２６により、外部ヒータ用電源１２４がオン状態にされる。
【００８７】
オン状態の外部ヒータ用電源１２４から所定の電流が通電された外部ヒータ２３は加熱され、加熱された外部ヒータ２３からの熱（主として輻射熱である。以下同じ。）を受けてシリコン基板Ｓおよびシリコン基板取付台１２全体が加熱される。
【００８８】
ここで、図７に示すように、外部ヒータ２３からの熱を受けてシリコン基板Ｓの温度が上がっていくと、当該シリコン基板Ｓにおける両端間の抵抗値は急減する。そして、シリコン基板Ｓの温度が８００℃程度まで昇温すると当該抵抗値は１Ω程度となるので、このタイミングでシリコン基板加熱用電源１２２をオンにしてシリコン基板Ｓに通電を開始すると同時に外部ヒータ用電源１２４をオフにする（７００℃でシリコン基板Ｓの抵抗値は数Ωになるので、この段階で通電を開始してもよい。）。また、本実施例では、シリコン基板Ｓが通電開始温度に達したとき、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度をはやく低下させるため、ケース１４のフランジ６２に形成された冷却用空気導入孔７２から冷却用空気ＣＡが冷却用空気通流路７０に導入されるようになっている。これにより、シリコン基板取付台収容空間６６およびシリコン基板取付台１２の温度は急速に低下していくが、シリコン基板Ｓは、シリコン基板加熱用電源１２２からの電流が流れ続けて抵抗熱が発生するので温度低下しない。
【００８９】
シリコン基板Ｓへの通電開始後、制御装置１２６がシリコン基板加熱用電源１２２からの通電電流を増加していくと、シリコン基板Ｓの温度は、ＣＶＤ処理空間６６の温度よりも高くなっていき、シリコン基板ＳがＣＶＤ処理可能温度（例えば、１１００℃）まで昇温されたことが温度計２２で確認され、かつ、ＣＶＤ処理空間６６（特に、ケース１４におけるインナーチューブ５８の内壁面温度）およびシリコン基板取付台１２の温度が十分に低下（例えば、６００℃程度）していることを確認した後、原料ガスＧの供給源（本実施例では、シラン供給源）に接続された原料ガス供給パイプ１０２のバルブ１０８を開けて、原料ガス導入管１８から基板囲繞用ケース１６の上側ケース８２の内部空間９８に原料ガスＧが供給される。
【００９０】
上側ケース８２の内部空間９８に供給された原料ガスＧは、ＣＶＤ処理可能温度まで昇温されたシリコン基板Ｓの表面で熱分解され、当該熱分解によって生じたシリカ（Ｓｉ）がシリコン基板Ｓの表面に堆積してシリカの薄膜が形成される。
【００９１】
熱分解された使用済み原料ガスＦは、上側ケース８２に設けられた切り欠き部９４を通った後、下側ケース８０の連通スリット８６から当該下側ケース８０の内部空間８４を通って使用済み原料ガス排出管２０内に流入し、当該使用済み原料ガス排出管２０を通ってＣＶＤ装置１０の外部の排出先に排出される。
【００９２】
必要な厚さの薄膜が形成されたら、原料ガス供給パイプ１０２のバルブ１０８を閉止し、パージガス供給パイプ１０４のバルブ１０８を開けるとともに、フランジ板６４に設けられた窒素ガス供給孔７５を通してＣＶＤ処理空間６６に窒素ガスＮを供給し（パージガス供給パイプ１０４および窒素ガス供給孔７５のいずれか一方から窒素ガスＮを供給するだけでもよい。）、ＣＶＤ処理空間６６全体を窒素ガスＮでパージする。
【００９３】
ＣＶＤ処理空間６６全体に窒素ガスＮ充満した段階で、シリコン基板Ｓへの電流供給を停止する（なお、すでに外部ヒータ２３への電流供給は停止されている。）。電流供給が停止されたシリコン基板Ｓの温度はすぐに常温（より正確には、窒素ガスＮの温度付近）まで低下するので、温度計２２を用いてシリコン基板Ｓの温度が常温まで低下したことを確認したうえで、窒素ガスＮの供給を停止してＣＶＤ処理が完了する。
【００９４】
このように本実施例のＣＶＤ装置１０では、シリコン基板Ｓが通電可能な抵抗値となるまで（例えば、６００〜８００℃）は外部ヒータ２３からの熱でシリコン基板Ｓを加熱し、その後はシリコン基板Ｓに通電することによってシリコン基板ＳのみをＣＶＤ処理可能温度（例えば、エピタキシャル成膜設定温度）まで加熱し、その一方で、外部ヒータ２３を停止してＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させたうえで、ＣＶＤ処理空間６６に原料ガスＧを導入するようにしている。
【００９５】
これにより、ＣＶＤ処理可能温度まで加熱されたシリコン基板Ｓの表面で原料ガスＧが熱分解されて当該表面に単結晶シリコンの薄膜が形成されるが、シリコン基板Ｓ以外の部材（例えばケース１４や電極台２８ａ、２８ｂ等）の温度はＣＶＤ処理可能温度よりも十分に低くなっており、これらシリコン基板Ｓ以外の部材表面に薄膜が不所望に形成されるのを回避することができる。
【００９６】
また、ＣＶＤ処理可能温度まで加熱すべき対象物がシリコン基板Ｓのみであり、従来のＣＶＤ装置に比べて加熱対象物の熱容量を小さくして加熱に要する時間を短くすることができるので、ＣＶＤ処理時間を短くすることができる。
【００９７】
さらに、加熱対象物の熱容量を小さくすることにより、外部ヒータ２３の容量を小さくできるとともに当該外部ヒータ２３に給電する電源装置２４の大きさも小さくできるので、ＣＶＤ装置１０の大きさを極小化することができる。
【００９８】
なお、シリコン基板Ｓに通電するタイミングの判定方法としては、本実施例のように、シリコン基板Ｓが所定の温度に達したタイミングでシリコン基板Ｓに通電してもよいし、シリコン基板Ｓの加熱開始段階から当該シリコン基板Ｓの両端部間に所定の電圧を印加しておき、外部ヒータ２３からの熱でシリコン基板Ｓが加熱されて当該シリコン基板Ｓの抵抗値が低下することによって、シリコン基板Ｓへの通電が自然に始まるようにしてもよい。なお、シリコン基板加熱用電源１２２からの電流が流れ始める温度は、シリコン基板Ｓに印加される電圧値で左右され、より高い電圧値を印加すれば８００℃よりも低い温度（＝抵抗値大）で電流が流れ始め、電圧値を低くすれば８００℃よりも高い温度（＝抵抗値小）にならないと電流が流れ始めない。また、外部ヒータ２３をオンにしてからの経過時間やシリコン基板Ｓの抵抗値に基づいて通電を開始してもよい。
【００９９】
また、外部ヒータ２３を停止してＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を低下させるタイミングについては、本実施例のようにシリコン基板Ｓへの通電開始と同時であってもよいし、図７において一点鎖線で示すように、シリコン基板Ｓの温度がＣＶＤ処理可能温度に達したときに外部ヒータ２３を停止させるようにしてもよい。なお、この場合、外部ヒータ２３の停止後、ＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度が所定温度に低下するまでの間、シリコン基板Ｓが所定のＣＶＤ処理可能温度を維持するようにシリコン基板Ｓに流れる電流値を調整する必要がある。
【０１００】
ところで、本実施例のＣＶＤ装置１０を使用し、原料ガスＧにシラン（ＳｉＨ4）を用いてシリコン基板Ｓの表面にシリコンエピタキシャル成膜を行うと、シリコン基板Ｓの表面でのみ熱分解（ＳｉＨ4→Ｓｉ＋２Ｈ2）が生じて単結晶シリコンの薄膜が生成されるが、その他の部材の表面（例えば、アウターチューブ６０の内面等）に結晶質シリコンが付着することはなく、パウダー状の非晶質（アモルファス）反応生成物が少量付着するのみである。
【０１０１】
このような反応生成物を除去する際には、シリコン基板取付台１２からシリコン基板Ｓを外した状態でフランジ板６４をフランジ６２に取り付けてＣＶＤ処理空間６６（＝シリコン基板取付台収容空間６６）を気密し、外部ヒータ２３を用いてＣＶＤ処理空間６６の雰囲気温度を１２００℃程度まで加熱する。然る後、原料ガス導入管１８あるいは窒素ガス供給孔７５を通じて塩化水素ガス（ＨＣｌ）と水素（Ｈ2）との混合ガスをＣＶＤ処理空間６６に供給する（原料ガス導入管１８を用いる場合には、基板囲繞用ケース１６における上側ケース８２の原料ガス導入管挿設用孔９６から原料ガス導入管１８の先端部を取り外して、上記混合ガスがＣＶＤ処理空間６６全体に行き渡るようにする。）。
【０１０２】
上記混合ガスをＣＶＤ処理空間６６に供給することにより、反応生成物が塩化水素ガスと反応して除去されるとともに、ＣＶＤ処理で用いたシラン（＝原料ガスＧ）に含まれていた不純物が除去される。
【０１０３】
本実施例のＣＶＤ装置１０によれば、このようにシリコン基板Ｓ以外の部材表面に結晶質シリコンが付着することはなく、パウダー状の非晶質反応生成物が少量付着するのみであり、反応生成物も上述のように簡単に除去することができ、かつ、結晶質シリコンを化学的に取り除いた場合のように除去跡（例えば、石英ガラス表面における失透部分）が残るおそれがないので、ＣＶＤ処理空間６６内の清掃・洗浄が極めて容易である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ｓ  …シリコン基板
１０…ＣＶＤ装置
１２…シリコン基板取付台
１４…ケース
１６…基板囲繞用ケース
１８…原料ガス導入管
２０…使用済み原料ガス排出管
２２…温度計
２３…外部ヒータ
２４…電源装置
２６…ベース板
２８ａ、２８ｂ…電極台
３０ａ、３０ｂ…電力供給棒
３２…電力供給棒取付部材
３４…原料ガス排出管挿設孔
３６…基板載置台
３８…基板押さえ
３９…基板嵌込用凹所
４０…給電板
４１…熱電対挿通用孔
４２…固定部材
４４…ピン
４６…回動部材
４８…係止部材
５０…基板押さえネジ
５２…外管
５４…内管
５６…電力供給棒挿設孔
５７…遮熱板
５８…インナーチューブ
６０…アウターチューブ
６２…フランジ
６４…フランジ板
６６…シリコン基板取付台収容空間（ＣＶＤ処理空間）
６８…冷却用空気排出管
７０…冷却用空気通流路
７２…冷却用空気導入孔
７４…冷却水通流路
７５…窒素ガス供給孔
７６…真空引き溝
７８…連通孔
８０…下側ケース
８２…上側ケース
８４…（下側ケースの）内部空間
８６…連通スリット
８７…熱電対挿入用孔
８８…原料ガス排出管用開口
８９…熱電対収容筒
９０…基部
９２…凸部
９４…切り欠き部
９６…原料ガス導入管挿設用孔
９８…（上側ケースの）内部空間
１００…原料ガス供給手段
１０２…原料ガス供給パイプ
１０４…パージガス供給パイプ
１０６…原料ガス送給パイプ
１０８…バルブ
１１０…還元ガス供給パイプ
１１２…パイロメータ
１１４…熱電対
１１６…パイロメータ用計測孔
１１８…キャップ
１２０…シリコン基板加熱用給電線
１２１…外部ヒータ用給電線
１２２…シリコン基板加熱用電源
１２４…外部ヒータ用電源
１２６…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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